книги из ГПНТБ / Швец В.М. Органические вещества подземных вод

и окислению и надолго остаются в воде не тронутыми процессом минерализации.

ками ( 1 % всего органического вещества илов), но главным обра­ зом за счет морских организмов и их продукции. Основная масса органического вещества илов продуцируется планктоном. Некото­

воды 400—500 м. На глубину 2000 м и более попадают только наи­ более биохимически устойчивые вещества (типа хитина, конхиалина и др.). На содержание и распространение органического веще­ ства в илах главное влияние оказывают условия отложения осад­ ков, их состав, морфологические особенности бассейнов и др. На­ пример, с увеличением дисперсности осадков в них возрастает кон­ центрация органического вещества; в восстановительных условиях органическое вещество предохраняется от быстрого окисления; в неглубоких морях создаются условия, благоприятствующие на­ коплению в илах органического вещества и др.

В морских илах (Черное, Средиземное моря и др.) содержание органического вещества в среднем составляет 2,5%, достигая 10% (табл. 7). В илах океанов его значительно меньше — обычно по-

Т а б л и ц а 7

Органические вещества морских илов (сводные литературные данные)

рядка 0,5—1,0%. Органическое вещество со временем минерализу­ ется и поэтому с глубиной его содержание падает [27]. Наиболее активно разложение происходит в первых десятках сантиметров осадков, а ниже процесс распада затормаживается. Омечены раз­ ные содержания С0 рг. в крупно- и мелкозернистых осадках. Напри­

Большую часть органического вещества илов представляют «остаточное» вещество, прочно связанное с минеральным скелетом осадков, и гуминовые кислоты. Основные группы живых организ­ мов (углеводы, белки, липиды и аминокислоты) составляют около 15% [158].

Содержание, состав и свойства органических веществ современ­ ных морских осадков, помимо океанологов, интенсивно изучались нефтяниками с целью разработки проблемы органического проис­ хождения нефти [27, 54, 66, 172, 222]. Особое внимание уделялось битумной части органического вещества и, в частности, углеводо­ родам.

Битумы, как известно, являются довольно устойчивыми веще­ ствами против биологического окисления, поэтому они длительное время могут сохраняться в осадках. Средняя битуминозность

современных морских илов составляет всего 0,06% и в отдельных

ние битума в среднезернистых песках равно 6,8%, в мелкозерни­

ность с разным составом накапливающегося в осадках органиче­ ского вещества и с его дифференциацией в процессе седиментации.

соединениями. В битуме современных глубоководных осадков, по П. В. Смиту [66], содержится 5,7—14,2% углеводородов.

Гуминовые кислоты, экстрагируемые из осадка 2%-ным раство­ ром щелочи, также довольно устойчивы против биохимического окисления. В противоположность битумам их относительное содер­ жание увеличивается от грубых осадков (около 15% в гравии Ти­ хого океана) к тонкодисперсным илам (более 30%).

Учитывая рост концентраций органического вещества илов с увеличением дисперсности осадков, можно считать, что степень

илах обнаружены связанные аминокислоты в количестве 479,2— 7373,7 мкг/л и свободные аминокислоты в количестве от 0,9 до 44,6 мкг/л сухого грунта [175]. Идентифицировано до 16 аминокис­ лот, таких как гликоколь, аланин, серии, цистеин, аргинин, лизин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты и др. Найдены также жир­ ные кислоты — уксусная, муравьиная, масляная [201].

(Черное и Азовское моря, некоторые районы Тихого океана), на­ блюдается увеличение С0 рг. с глубиной: в Черном море на 154%, в Азовском на 70% и в некоторых точках Тихого океана на 50%.

Уменьшение содержания С о р г - с глубиной зависит от замедле­ ния процесса разложения органического вещества по мере углуб­

ных продуктов распада. О количественной стороне уменьшения Со р г. с глубиной можно судить по данным табл. 10.

Т а б л и ц а 10

Уменьшение Сорг. в иловом растворе с глубиной [178]

Причинами увеличения С о р г . в иловом растворе с глубиной яв­ ляются превышение поступления органического вещества из осадка в раствор над его разложением, а также процессы восстановления, идущие в растворе.

Важно обратить внимание, что иловые растворы как окислен­ ных, так и восстановленных осадков содержат во много раз больше органического вещества, чем морские и океанические воды; например, содержание С о р г . в иловых растворах верхнего слоя гли­

величина органического вещества иловых растворов составляет не­

ниями.

Прямых определений качественного состава органического ве­ щества иловых растворов почти не проводилось. Некоторые данные Н. Д. Стариковой [177] свидетельствуют о возможном нахождении в растворах органических кислот, углеводов, аминокислот, посту­ пающих в последние в результате преобразования органического вещества илов. Имеющиеся немногочисленные данные по органи­ ческому веществу иловых растворов в обобщенном виде приво­ дятся в табл. 11.

остаточное (нерастворимое) органическое вещество (табл. 12). Би­ тум экстрагируется из породы различными органическими раст­ ворителями, гуминовые кислоты — обработкой щелочью, а остав­ шееся вещество относится к категории остаточного (нераствори­ мого). Наиболее детально и тщательно из числа перечисленных групп изучается обычно битум, для которого определяется груп­ повой, углеводородный и элементарный состав. В гуминовых веще­ ствах (гуминовые кислоты и гумины) иногда определяют элемен­ тарный состав и функциональные группы. Менее всего изучено ос­ таточное вещество, хотя оно и преобладает в общей сумме орга­ нического вещества пород.

Последнее представлено высокомолекулярными соединениями сложной химической структуры, близкими по характеру к сапропе­ литовым или гумусовым углям [192].

Гуминовые кислоты являются сложными высокомолекулярными соединениями полициклической структуры, содержащими перифе-

рийные карбо-, гидро- и метоксильные группы. Они представляют собой темноокрашенные аморфные продукты преобразования орга­ нического материала в природных условиях, нерастворимые в бен­ золе, хлороформе и других органических растворителях, но обна­ руживающие ясно выраженное сродство к воде, в которой они на­ бухают или частично растворяются [192]. Более растворимы в воде низшие аналоги гуминовых кислот, встречающиеся, как правило, при резко окисленном состоянии органического вещества. В присут­ ствии электролитов и с понижением температуры растворимость гуминовых кислот уменьшается.

Битумы представляют сложную смесь соединений, обладающих * различным составом и свойствами (углеводороды, вещества жиро­ вого, воскового и смолистого характера, органические кислоты и др.). Обычно разделяют «свободный» битум А, экстрагируемый ор­ ганическими растворителями непосредственно из породы, и «свя­ занный» битум С, который извлекается после обработки кислотой породы, освобожденной от битума А. Детальная характеристика би­ тумов выражается в фракционировании их на группы в соответст­ вии с какими-либо определенными свойствами, общими для соеди­ нений, входящих в каждую из этих групп (растворимость в орга­ нических растворителях, адсорбционные свойства и др.).

Содержание органического вещества в породах различно, оно зависит от возраста пород, их литологического состава, фациальных условий отложения, нефтеносности и др.

В США П. Д. Траском и X. В. Патнодом было изучено содер­ жание С0 рг. в 7052 образцах пород из различных нефтеносных про­

фаций, в которых основная масса органического вещества сосредо­ точена в глинах (1,77%). Континентальные и лагунные осадки наи­ более бедны органическим веществом (0,22%)- Замечено, что в породах, сформировавшихся в окислительной обстановке, орга­ нического вещества меньше, чем в породах, образовавшихся в вос­ становительной среде. Например, в породах восточной части Азер­

Групповой состав органического вещества пород изучен нерав­ номерно. Менее всего данных имеется по группе нерастворимого остатка, хотя его содержание в общей сумме органического веще­ ства обычно составляет 80—95%- Гуминовые кислоты содержатся

впороде в различных количествах — от единиц до 60%) (на

ном из углеводородов, содержание которых варьирует в пределах от тысячных до десятых долей процента на породу. В органиче­ ском веществе среднее содержание углеводородов около 0,5%, в битуме их 10—50%. Содержание углеводородов в различных типах пород различно, уменьшаясь от глинистых (0,018%) и карбо­ натных пород (0,01%) к песчаным (0,004%) [52]. Среднее его содержание в породах составляет около 0,01%. Углеводороды

и гидротермальных образованиях также содержится органическое вещество [72, 137].

Индивидуальные органические соединения горных пород, за исключением углеводородов, изучены весьма слабо. Так, в работе Т. В. Дроздовой и др. [73] приводятся данные об обнаружении в гидролизатах из органического вещества известняков различных аминокислот.

Формы нахождения органического вещества в породах могут

эпигенетический характер его залегания: жилы, прожилки, запол­ нение тектонических трещин, пор, каверн, обломки и цемент брек­

отдельные наблюдения в природной обстановке, позволяющие косвенно судить о растворении органического вещества пород содержащимися в них подземными водами, а также проведен ряд экспериментов по растворению органического вещества дистил­ лированной водой, искусственными растворами и в меньшей степени природными подземными водами. А между тем этот вопрос весьма важен для понимания процесса формирования органиче­

наблюдал породу, полностью лишенную битума, вымытого подзем­ ными водами. В то же время нераздробленная порода очень прочно удерживает свой битум. Только там, где порода превращена